一种热网调控系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种热网调控系统和方法，属于自动控制技术领域，解决了现有锅炉供热管理水平低，能耗大的问题。该系统包括：热网数据模块用于基于热网结构和分布构建热网拓扑图并基于热网拓扑图利用图论方法计算热网数据结构；设备数据模块采集各现场设备运行数据并上传至平衡调控模块；平衡调控模块用于对热网运行中水力平衡和热力平衡进行自动化循环调控，循环调控包括：基于楼口供水温度和楼口回水温度计算供回水平均温度；基于瞬时流量和楼口供回水平均温度修正楼口设计流量；计算楼口运行流量与楼口设计流量之间的当前流量偏差；以及基于当前流量偏差确定是否自动调节楼口阀门；锅炉运行模块用于利用燃气量计算模型和燃烧比率计算模型，通过室温设定和节能系数设定控制锅炉运行。实现了热网平衡调控、节能降耗。节能降耗。节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种热网调控系统和方法


[0001]本专利技术涉及自动控制
，尤其涉及一种热网调控系统和方法。

技术介绍

[0002]城市现代化的一个重要标志为集中供热，但限于实际情况，当前城镇锅炉供热普遍存在，且利用锅炉进行小型区域供热和集中热力供暖共同发展是一个长期趋势。但目前在锅炉供热方面存在两个方面的主要问题，一是运行管理水平较低：供热管理运行部门普遍存在重视供暖的社会效益，节能观念和经济效益意识较为薄弱，尤其在新技术上的应用较少，一直以来停留在粗放的经验型管理；二是由于管理水平低，缺乏节能意识，缺乏统一规划和设计缺陷，造成锅炉供热能耗大，从而不利于产生更好的经济效益、环保效益。在当前国家大力提倡节能环保，碳达峰、碳中和的要求下，锅炉供热系统的管控水平和节能水平亟待提供。

技术实现思路

[0003]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种热网调控系统和方法，用以解决现有锅炉供热管理水平低，缺乏节能意识和统一规划，锅炉供热能耗大的问题。
[0004]一方面，本专利技术实施例提供了一种热网调控系统，包括：热网数据模块、设备数据模块、平衡调控模块和锅炉运行模块，其中，所述热网数据模块，用于基于热网结构和分布构建热网拓扑图，并基于所述热网拓扑图利用图论方法计算热网数据结构；所述设备数据模块，用于采集各现场设备运行数据并上传至所述平衡调控模块，其中，所述现场设备运行数据包括供水温度、回水温度和瞬时流量；所述平衡调控模块，用于对热网运行中水力平衡和热力平衡进行自动化循环调控，其中，所述热网调控系统的循环调控包括：基于所述楼口供水温度和所述楼口回水温度计算供回水平均温度；基于所述瞬时流量和所述楼口供回水平均温度修正楼口设计流量；计算所述楼口运行流量与所述楼口设计流量之间的当前流量偏差；以及基于所述当前流量偏差确定是否自动调节楼口阀门；以及所述锅炉运行模块，用于利用燃气量计算模型和燃烧比率计算模型，通过室温设定和节能系数设定控制锅炉运行。
[0005]上述技术方案的有益效果如下：改变以往仅仅通过回水温度判定的方式确定运行状态，对于楼口无流量表的供热系统使用供回水温度进行换算。基于上述自动化循环调控方式，将实际室温和供回水平均温度整合计算，基于楼口运行流量与楼口设计流量之间的当前流量偏差确定是否自动调节楼口阀门，进而不断调整楼口运行流量，最终趋向平稳，从系统层面可实时监控调控数据变化。
[0006]基于上述系统的进一步改进，基于所述当前流量偏差确定是否自动调节楼口阀门进一步包括：当所述当前流量偏差的绝对值在控制范围内时，不调节所述楼口阀门；以及当所述当前流量偏差的绝对值不在控制范围内时，自动调节所述楼口阀门。
[0007]基于上述系统的进一步改进，所述热网数据结构还包括基本回路矩阵和管段流
量，其中，自动调节所述楼口阀门进一步包括：基于所述基本回路矩阵和所述管段流量计算所有管段流量矩阵；根据管网水力计算模拟法基于所述基本回路矩阵、所述管段流量矩阵和所述所有管段流量计算最不利环路压降；基于所述最不利环路压降和调节前的环路压降计算各环路阀门调节后需达到的压差；基于所述楼口运行流量，计算所述阀门调节后需达到的阻抗；以及根据阀门特性曲线基于所述各环路阀门调节后需达到的压差和所述阀门调节后需达到的阻抗计算楼口阀门开度，以根据所述楼口阀门开度自动调节所述楼口阀门。
[0008]基于上述系统的进一步改进，所述热网数据模块包括：热网信息、热网构图、部件管理、供热分区和结构辨识，其中，所述热网信息，包括热网名称、类型、位置、供热面积和供热方式；所述热网构图，用于根据热网结构和分布，定义并构建热网拓扑图的点和线，其中，所述点指所述热网拓扑图中的断点或部件以及所述线指所述热网拓扑图中的管段；所述部件管理，用于对组成热网的各空间部件进行集中管理，以树形结构显示热网中部件集合；所述供热分区，用于定义供热末端建筑的类型、面积和热指标；以及所述结构辨识，用于基于所述热网拓扑图分解管网结构数据，以形成环路结构数据，其中，基于所述热网拓扑图计算基本回路矩阵和管段流量矩阵。
[0009]上述技术方案的有益效果如下：基于直供热网真实结构为整个系统构建数字孪生的热网拓扑图，利用图论算法辨识热网结构，计算并存储热网部件之间的拓扑关系，生成整个直供热网的环路结构数据，是系统实施平衡调控的必要数据要求。
[0010]基于上述系统的进一步改进，所述设备数据模块包括基本信息管理子模块、上行数据管理子模块、下行数据管理子模块、控制设置子模块和变量绑定子模块，其中，所述设备管理模块包括：所述基本信息管理子模块，用于对各设备名称、编号和型号进行管理；所述上行数据管理子模块，用于显示设备运行数据；所述下行数据管理子模块，用于显示所述热网调控系统下发的设备控制指令；所述控制设置子模块，用于在所述热网调控系统与各设备之间交互设置UPD传输协议；所述变量绑定子模块，用于将业务层面的指标名称与设备层面的数据指标的绑定，以允许多个业务变量绑定同一个设备变量。
[0011]上述技术方案的有益效果如下：基于物联网传感数据处理技术，根据工艺控制要求获取现场工艺数据，将基于经验控制的粗放模式调整为基于数据的精细化控制。进一步地，设备管理部分通过信息化技术与热网管理部分进行数据上的时空关联，进而结合热网拓扑图展示更强的数据可视效果。
[0012]基于上述系统的进一步改进，所述锅炉运行模块包括：燃气量计算模型、燃烧比率计算模型和锅炉运行监控，其中，所述燃气量计算模型，用于基于历史样本数据燃气量、室内温度和室外温度，利用SVM回归预测算法推导出所述燃气量计算模型；所述燃烧比率计算模型，用于基于历史样本数据燃气瞬时流量和燃烧比率，利用SVM回归预测算法推导出所述燃烧比率计算模型；以及所述锅炉运行监控，用于可视化显示锅炉运行数据。
[0013]上述技术方案的有益效果如下：利用SVM回归预测算法可根据样本数据的更新反复训练计算模型，进而得出更优的锅炉运行策略。通过系统的功能编排，最终实现根据用户室温需求控制锅炉燃烧比率，实现管理节能需求控制锅炉燃烧比率。
[0014]基于上述系统的进一步改进，热网调控系统还包括：能耗统计分析模块，用于进行能耗统计分析以报表和图形化方式展示电能消耗、天然气消耗和循环水消耗，其中，所述电能消耗，用于展示当前与历史同期电能消耗的比较数据；所述天然气消耗，用于以锅炉维度
展示不同锅炉日、累计和往年同期的消耗比较数据；以及所述循环水消耗，用于展示当前与历史同期水耗的比较数据。
[0015]上述技术方案的有益效果如下：实时监控整个热网的能源消耗，与历史同期数据相比，可进一步结合实际情况评价管控水平，分析提升管控质量。
[0016]另一方面，本专利技术实施例提供了一种热网调控方法，包括：基于热网结构和分布构建热网拓扑图，并基于所述热网拓扑图利用图论方法计算热网数据结构；采集各现场设备运行数据并上传至所述平衡调控模块，其中，所述现场设备运行数据包括供水温度、回水温度和瞬时流量；对热网运行中水力平衡和热力平衡进行自动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热网调控系统，其特征在于，包括：热网数据模块、设备数据模块、平衡调控模块和锅炉运行模块，其中，所述热网数据模块，用于基于热网结构和分布构建热网拓扑图，并基于所述热网拓扑图利用图论方法计算热网数据结构；所述设备数据模块，用于采集各现场设备运行数据并上传至所述平衡调控模块，其中，所述现场设备运行数据包括供水温度、回水温度和瞬时流量；所述平衡调控模块，用于对热网运行中水力平衡和热力平衡进行自动化循环调控，其中，所述热网调控系统的循环调控包括：基于所述楼口供水温度和所述楼口回水温度计算供回水平均温度；基于所述瞬时流量和所述楼口供回水平均温度修正楼口设计流量；计算所述楼口运行流量与所述楼口设计流量之间的当前流量偏差；以及基于所述当前流量偏差确定是否自动调节楼口阀门；以及所述锅炉运行模块，用于利用燃气量计算模型和燃烧比率计算模型，通过室温设定和节能系数设定控制锅炉运行。2.根据权利要求1所述的热网调控系统，其特征在于，基于所述当前流量偏差确定是否自动调节楼口阀门进一步包括：当所述当前流量偏差的绝对值在控制范围内时，不调节所述楼口阀门；以及当所述当前流量偏差的绝对值不在控制范围内时，自动调节所述楼口阀门。3.根据权利要求2所述的热网调控系统，其特征在于，所述热网数据结构包括基本回路矩阵和管段流量，其中，自动调节所述楼口阀门进一步包括：基于所述基本回路矩阵和所述管段流量计算所有管段流量矩阵；根据管网水力计算模拟法基于所述基本回路矩阵、所述管段流量矩阵和所述所有管段流量计算最不利环路压降；基于所述最不利环路压降和调节前的环路压降计算各环路阀门调节后需达到的压差；基于所述楼口运行流量，计算所述阀门调节后需达到的阻抗；以及根据阀门特性曲线基于所述各环路阀门调节后需达到的压差和所述阀门调节后需达到的阻抗计算楼口阀门开度，以根据所述楼口阀门开度自动调节所述楼口阀门。4.根据权利要求1所述的热网调控系统，其特征在于，所述热网数据模块包括：热网信息、热网构图、部件管理、供热分区和结构辨识，其中，所述热网信息，包括热网名称、类型、位置、供热面积和供热方式；所述热网构图，用于根据热网结构和分布，定义并构建热网拓扑图的点和线，其中，所述点指所述热网拓扑图中的断点或部件以及所述线指所述热网拓扑图中的管段；所述部件管理，用于对组成热网的各空间部件进行集中管理，以树形结构显示热网中部件集合；所述供热分区，用于定义供热末端建筑的类型、面积和热指标；以及所述结构辨识，用于基于所述热网拓扑图分解管网结构数据，以形成环路结构数据，其中，基于所述热网拓扑图计算基本回路矩阵和管段流量矩阵。5.根据权利要求1所述的热网调控系统，其特征在于，所述设备数据模块包括基本信息管理子模块、上行数据管理子模块、下行数据管理子模块、控制设置子模块和变量绑定子模块，其中，
所述基本信息管理子模块，用于对各设备名称、编号和型号进行管理；所述上行数据管理子模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，刘洪天，张一帆，郭瑞哲，王鹏，
申请(专利权)人：北京华大智宝电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：